露天矿山生产规模范文

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篇1

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.08.067

在研究露天矿三大工艺联系配合的过程中，需要解决的问题是比较多的，本文主要从设备选型与配套问题研究入手，了解露天矿生产工艺。

1 当前我国的露天矿工艺设备问题和发展方向

相关调查结果表明，我国当前存在的露天矿有上千个，相应的设备也比较多，且设备总重量接近七十万吨。结合露天矿工艺设备水平看的话，可以总结出三大问题和现状：

第一，在我国当前的露天矿工艺生产当中，小型矿是比较多的，相应的工艺设备质量也是比较差的，矿山工人数量比较多，劳动量也比较大，必须进行矿山改造和设备完善，实现机械化开采和生产，从根本上提升露天矿生产水平和能力。

第二，对于我国当前一部分中型及大型露天矿来说，机械化程度往往是很高的，但相应的技术水平比较低，装备也很落后，还存在很多落后的国内设备，质量是非常差的，不利于后期的露天矿生产。

第三，对于我国当前的一些大型露天矿以及特大型露天矿来说，都已经开始应用新型设备，比如大斗容挖掘机以及大马力推土机，且这些设备往往都是从外国买入的。对于我国当前的露天矿成套设备来说，主要包括牙轮转机、潜钻孔、挖掘机、自卸汽车、推土机、装药机、电动轮汽车、大型翻斗车等，用这些设备来装备露天矿山[2]。

对于当前我国露天矿山工艺设备的应用和发展来说，特点是比较明显的，主要包括两大特点，第一，牙轮钻机推广应用范围越来越大，从根本上解决了设备落后、设备质量低的问题；第二，随着汽车运输行业的不断发展以及电动轮汽车的广泛应用，我国露天矿运输作业水平不断提升，汽车运输露天矿已经变得很普遍。

随着我国设备质量得到了提升，设备机械化程度也加大，但我国露天矿开采技术装备还是比较落后的，还存在比较多的选型配套不科学的问题。主要表现在两大方面，第一，露天矿工艺设备规格等级太小，无法和矿山生产规模相匹配；第二，露天矿工艺过程设备之间匹配不合理，无法从根本上提升设备的应用效率。

2 露天矿工艺设备选型

对于露天矿所需的设备来说，其种类以及规格是多样化的，只有科学应用工艺设备，才能从根本上提升生产效率，降低设备投资金额和相关费用。

影响设备选型的因素是比较多的，主要包括因素。第一，资源条件相关因素；第二，地形、交通、气象等因素；第三，矿山规模以及产量；第四，设备配套使用不合理；第五，设备技术水平、备件供应、保养；第六，设备投资以及生产所需费用；第七，卫生以及安全技术要求；第八，盲目应用外国设备。

在明确相关因素和我国机械工业委员会选定设备型谱的基础上，最终制定了露天矿工艺设备选型方案具体如下图1所示。

总之，基于当前我国露天矿工艺设备选型的现状，大型露天矿山建设力度越来越大。我国相关人员必须着力抓好两大等级设备配套以及质量攻关，这个等级设备配套是以4米3电铲和10米3电铲为主的，前者包括100毫米潜孔钻，60、100吨翻斗车，180、220马力推土机，250毫米牙轮钻，20/32吨自卸汽车，100、150吨电动车；后者包括310毫米牙轮钻，100吨电动轮汽车，5平方米前端式装载机，320马力推土机，60吨自卸汽车。

3 露天矿工艺设备组合配套方案研究

针对露天矿来说，制定相应的工艺设备组合配套方案是非常重要的，这不仅会影响相应的投资，还会影响相应的生产技术经济指标。所以，必须从多个设备组合配套方案中选出最合理的方案，不仅要保证其技术上的最优化，还要保证其经济上的最优化，这是每个矿山技术人员应注意的问题。

在选取最优化露天矿工艺设备组合配套方案的时候，必须把矿山生产规模当作最初出发点，以此来确定矿山工艺设备的最终等级，还要把设备装卸过程当作最核心的过程，明确与设备装卸对应的设备穿孔、运输以及其他辅助设备。在相关工艺设备选型过程中，必须了解它们相互之间的关系。选型离不开配套，配套如何又决定了设备选型如何。结合该原理，必须设计出相应的工艺设备组合配套方案。

4 结语

综上所述，大量实践研究结果表明，对于露天矿山来说，如果出现工艺配合不合理问题的话，会导致生产力浪费的问题出现，这是比较常见的。要想解决该问题，必须加大对露天矿工艺设备选型以及配套的研究力度，合理进行设备选型以及配套，及时完成生产任务，完成相关技术指标，从根本上提升生产效率和设备运用效率。

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1生产能力动态综合优化方法

矿山生产能力动态综合优化主要分为三步:规模方案制定、进度计划编排及经济效益分析。规模方案是优化的基础，其合理性制约着后期工作。本文在参考传统矿山规模预测方法基础上，根据矿山实际情况进行规模方案制定。利用先进快捷的MineSched软件编排进度计划，根据其可视化效果控制排产进度，最后计算分析各方案经济效益指标并确定矿山规模。

1．1规模方案制定目前在设计中广泛应用按储量保证服务年限确定露天矿的生产能力［3］，矿石生产能力与储量保证服务年限关系如下。式中A为矿山生产规模，万吨/年;T为矿山服务年限，年;Q为露天境界内工业储量，万吨;η为矿石损失率;ρ为贫化率;K为资源储量备用系数，露采矿山一般取1．1～1．3。矿山生产规模受矿山服务年限及贫化、损失率制约，其中贫化、损失率可由对比及经验方式获取，因此确定A值即是寻找T值。确定开采周期的方法主要有国内经验值法、国外经验公式法以及类比法等。1)国内经验值法。表1为设计手册推荐的金属类露采矿山合理服务年限值［6］。根据推荐的服务年限值，带入公式(1)可得到此时的矿山极限生产规模A1。2)国外经验公式法。经济学家Taylor根据多年的设计经验，对于矿山经济寿命与资源储量的关系归纳为下列经验公式。该式实际上是经验上的储量、矿山生产规模及矿山经济寿命之间的匹配关系［3］。依公式(1)、(2)可得出不同储量下的矿山经济寿命及合理生产规模之间的关系，如图1和图2所示。已知矿山境界工业储量便可得到最小生产规模A2和最大生产规模A3。3)类比法。类比法也是矿山规模确定的一种有效途径，根据相近矿种、储量规模、剥采比、岩性等条件通过类比可获得可能的生产规模A4。

1．2进度计划编排开采顺序和开采工艺是组成进度计划的基础元素。矿岩不同的开采顺序不仅影响均衡剥采比，还会影响出矿品位，进而影响经济效益，因此在排进度计划之前必须根据矿山实际情况优化开采顺序和开采强度，最后根据一定的排产原则及开采工艺参数对各规模方案编排进度计划［7］。MineSched是较为专业的矿山进度计划编制软件，其工作基础是已进行物理属性、品位及经济参数赋值后的矿床块体模型，所有操作过程都是对块体模型的再编辑，将时间属性赋予每个矿岩块，最终以三维实体模型、块体模型及报表形式输出结果，用于计算分析［8－9］。

1．3经济效益分析IRR是使项目从开始建设到寿命期末各年净现金流量现值之和等于零时的折现率，其经济涵义是指以投资项目所承担的最高资金成本来反映的报酬率，反映了投资的使用效率，被普遍认为是一种比较科学的投资方案评价方法［10］。内部收益率的计算公式如下。式中t为项目计算期;(CI－CO)t为第t年的现金流量，其中CI为现金流入量，CO为现金流出量。

2应用实例

2．1矿山概况某矿为一大型、隐伏～半隐伏斑岩型铜矿床，矿体埋藏浅，矿床水文、工程地质条件简单，环境地质条件良好，适于露天采矿。根据矿山地表数据及原始勘探数据，建立图3所示的矿床块体模型，该模型已具有物理属性、品位及经济参数等信息。

2．2规模方案该矿属有色特大型露天矿山，根据表1，其合理服务年限应大于30年，矿石开采损失率取4%，贫化率为3%，资源储量备用系数取1．1，根据矿山储量，当年工作时间330d时，由式(1)可得此时极限规模A1为11．31万吨/天。由Taylor经验公式计算得A2、A3分别为11．3万吨/天、8．41万吨/天。根据以上计算可知，该矿估算产能空间在(8．41～11．31)万吨/天。矿山预选的单套选矿设备能力为7．5万吨/天、5万吨/天两种型号，以5万吨/天选矿设备能力为步距时，式(3)中的X取值3．41，考虑到经验估算的不确定性及规模效应的存在，Y取值8．69，可确定4种规模方案，即5万吨/天、10万吨/天、15万吨/天、20万吨/天。以7．5万吨/天选矿设备能力为步距时，可确定3种规模方案，即7．5万吨/天、15万吨/天、22．5万吨/天。

2．3进度计划矿山以中间山沟为界分为东西两部分，东部矿石品位高、上部剥离少，列为前期主采区。矿体沿中间山沟有出露，该区域覆盖层较薄，故开采推进顺序为东部由西往东、西部由东往西。在保证备采及开拓矿量的前提下，尽量压低前期剥离量。工作面宽度不小于80m，工作线长度不小于200m，台阶高度为15m。选场设备分批投入，投产年每年投入一套选矿系列，其选矿能力利用系数取0．8，例如15万吨方案，分两年投入两套选矿设备，第一年一个7．5万吨/天系列，则第一年产能为6万吨/天，第二年投入第二套设备，其中第一套系列已可达产，则此时产能为13．5万吨/天，其他方案亦同。利用MineSched软件，根据上述原则及参数对矿区编排进度计划。图4所示为15万吨方案经排进度计划后输出的矿床块模型，不同颜色表示不同开采年采剥的矿岩块。

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中图分类号:TD235文献标识码:A

文章编号:1009-2374 (2010)21-0084-02

中深孔爆破在露天矿山,特别是采石场的分台阶开采和分层开采中已经得到了广泛的应用,也是国家安监总局重点推广的中小型露天采石场开采技术。但采用正规的分台阶开采必须要求矿山坡度不能太陡,一般不要超过30°角,才能在开采过程中创造出最小工作平台并把公路开拓到每一个开采平台。且其基建工作量较大,需要较大的投资。受地形及经济条件的影响,很多乡镇采石场一时难以实现分台阶开采和分层开采。近几年来,中深孔爆破被引进到安全小平台开采方法中,解决了自然坡度较陡的中小型采石场开采设计难题,取得了较好的经济效益,大大提高了采石场生产的安全性。

1中深孔爆破技术简介

1.1中深孔爆破的特点

中深孔爆破是指炮孔直径大于50mm,炮孔深度超过5m的炮孔爆破。它的应用建立在露天矿山,采矿必须遵循自上而下的开采顺序,自上而下的开采顺序从根本上杜绝了从底部开采造成松石悬顶和边坡过于高陡。中深孔爆破方法是在露天采场的平台面上,根据最小抵抗线的大小和爆破经验,按一定方式布置较多的炮孔,进行较大体积的爆破。中深孔的药柱均匀装药,各炮孔炸药微差分段起爆,具有爆破的作用力均匀,振动小,爆破量大,爆破效果好,爆破次数减少,飞石不远,爆堆相对集中,爆破后的边坡基本没有浮石等特点。钻孔采用大中型机械设备成孔,比如潜孔钻机、小型牙轮钻机等,近年来轻型潜孔钻机的出现弥补了中小型采石场中深孔爆破成孔机械的空白。中深孔爆破便于采用先进的爆破技术,如毫秒微差爆破、宽孔距小抵抗线爆破、预裂爆破等技术的应用,不仅可以显著改善岩石爆破质量,降低大块率,同时还可以明显降低爆破噪音、冲击波等有害效应,缓解与附近居民的矛盾,促进和谐社会建设。中深孔爆破可以提高钻孔的延米爆破量,降低采石采矿的综合成本,提高行业的经济效益。

1.2中深孔爆破的优点

中深孔爆破能够整体改变矿山安全生产状况。露天矿山中深孔爆破技术必须分台阶自上而下开采,使用潜孔钻穿凿炮孔,并实行多排多孔控制爆破。因此,露天矿山实行中深孔爆破,解决了露天矿山不分台阶开采和浅孔爆破两大问题,能够整体改变矿山安全生产状况,有效预防和控制事故的发生。目前,已经推行中深孔爆破开采技术的地方,露天矿山安全事故都有不同程度的下降。

中深孔爆破能够保障矿山从业人员的安全。中深孔爆破,必须使用潜孔钻向下穿凿炮孔,而潜孔钻的使用必须有工作台面。因此,露天矿山实施中深孔爆破,就必须实行自上而下的分台阶开采,从根本上改变了高陡边坡、一面墙、掏底崩落等不安全的违规开采方式,消除了矿山作业人员在不安全状态下冒险作业的行为,可以有效预防和控制矿山开采中高处坠落、坍塌、浮石打击等事故的发生,从而使从业人员的安全有了根本的保障。

中深孔爆破能够保障矿山爆破安全。中深孔爆破技术采用的是科学先进的爆破方式,从技术上保障了矿山的爆破安全。能够提高矿山生产综合效率,促进露天矿山的发展。实施中深孔爆破,不仅在改变矿山传统开采和爆破方式,改善矿山安全生产条件,而且对于整合矿产资源,扩大生产规模;减轻劳动强度,提高生产力;降低生产成本,提高经济效益;控制矿山开采次生灾害,保护生态和周边环境等各方面都能够起到很好的效果。

2露天矿山安全小平台开采方法

2.1适用条件

安全小平台开采方法主要适用于岩面高度在50m以内,矿体产状较平稳,地表覆土较薄,地质条件简单,断层、裂隙不发育或较少发育的矿山。开拓系统简单,只需把公路开拓至采场底部,上山时设有人行便道即可,所以特别适用于地势较陡难于公路开拓的小型矿山开采。

2.2采剥方法

矿山生产过程中必须遵循“采剥并举,剥离先行”的原则进行。采剥方法采用纵向采剥方法,在采剥工作面推进方向上划分为一定厚度的采掘带,开采时先把表土剥离,剥离应超前采矿工作面5m。采用安全小平台采矿方法进行开采,具体施工方法如下:

(1)采用高阶段小分层从上到下按分层高度打倾斜炮眼,通过合理布置炮眼位置,确定适宜的装药量,并选定反向微差爆破工艺,使布置在同一采掘工作面上的所有炮眼一次性起爆,直接把岩面矿石一次性掀落到采场帮底部(料场)。大块矿石经二次爆破后,用汽车将矿石运至加工场加工成矿产品。

(2)采用有规则安全小平台自上而下分层开采,每一采掘带上一分层开采爆破后,可形成宽度为4～6m的安全小平台,当进行下一分层凿岩工作时,作业人员直接在该安全小平台上进行作业。

(3)按采掘带顺序,前一采掘带开采至帮底后,再进行后一采掘带上分层的开采,直到采矿工作面推进至最终边坡止。每个采掘带的开采重复以上第(1)、(2)点工作。

(4)当采矿工作面推进至最终边坡时,应用浅孔(孔深

2.3凿岩爆破

采用高阶段小分层从上到下按分层高度打倾斜炮眼,通过合理布置炮眼位置,确定适宜的装药量,并选定合理的爆破工艺,使布置在同一采掘工作面上的所有炮眼一次性起爆,直接把岩面矿石一次性掀落到采场帮底部,以减少高差运输。

3中深孔爆破技术在安全小平台开采方法中的应用

3.1安全小平台开采参数

(1)阶段高度:阶段高度一般为50m。如果矿山开采深度大于50m,可以分几个阶段进行。

(2)分层开采高度:利用中深孔爆破分层开采高度一般为10m。

(3)采掘带厚度:根据钻孔直径确定爆破最小抵抗线长度,采掘带度度一般为两倍最小抵抗线长度,即每轮起爆可以布置两排炮孔。

(4)安全小平台宽度:由采掘带厚度及工作台阶坡面角而定,一般稍大于采掘带厚度。

(5)每次采掘崩矿工作面长度:按年产量而定,一般为20～100m。

3.2凿岩设备

中深孔爆破安全小平台开采方法采用倾斜中深孔崩矿,二次爆破用浅眼爆破或用冲击设备解体大块矿石。

在矿山,中深孔爆破一般采用潜孔钻机、小型牙轮钻机等,但这些传统的中深孔成孔设备体积较庞大,需要较大的安装空间才能使用,而且价格昂贵,一般的中小型石灰岩矿山难以购买。近年来市场上出现了轻型潜孔钻机的,如KSZ100型气、电动潜孔钻机系列,其体积小,只要一个三角架就能支撑机体。钻孔直径范围为80～130mm,孔深为25～30m。钻进速度为50m/台班。其技术参数基本符合安全小平台开采的爆破参数要求,这为中深孔爆破技术在安全小平台开采方法中的应用创造了物质条件。

3.3爆破参数

爆破器材选用2#岩石硝炸药、导爆索或导爆管反向爆破方式起爆。爆破技术参数如下:

(1)最小抵抗线:W=(20~30)D(D为钻孔直径);

(2)底盘抵抗线:WP=W/sinα(α为工作坡面的坡面角);

(3)炮孔间距:孔距a=R・W(R―为炮孔邻近系数,取1～1.5);

(4)炮孔排间距:排距b=(0.9~0.95)WP;

(5)炮孔直径:D大于50mm(中深孔);

(6)分层高度:H=10m;

(7)钻孔超深:L′=(0.05~0.30)W;

(8)钻孔长度:L=H/sinα+L@;

(9)堵塞长度:L2=(0.9~1.0)WP;

(10)装药长度:L1≤L-L2;

(11)单孔药量:Q1=K・a・H・WP(K为单位炸药消耗量系数),后排孔装药量应比第一排药量增加10%;

(12)单孔装药量的验证:根椐炮孔直径、装药长度及炸药体重来对单孔装药量的合理性进行验证,验证的装药量大于或等于单孔装药量时说明装药量计算合理。

3.4起爆网路及起爆顺序

为了减少爆破飞石对周边环境造成的危害,减少爆破对边坡的震动作用,限制或减弱爆破对边坡的破坏,采用微差爆破技术进行爆破。采用电力与导爆索混合网路进行起爆,即以导爆索组成的起爆网路由电雷管来起爆。每次布置两排炮孔,每排炮孔个数视生产能力而定。连接方式为排内串联,排间并联。同排炮孔为齐发爆破,各排孔采用微差起爆,第二排孔导爆索上连接一段单向继爆管,单向继爆管延时规格为30±10ms。

3.5中深孔爆破技术在安全小平台开采方法中应用的意义

中深孔爆破技术在安全小平台开采方法中的应用改变了以前浅孔爆破产能低的缺点,使在自然坡度较大的露天矿山也能使用较大型的机械设备开采,而且前期投资少,经济效益好,安全可靠,很适合乡镇中小型采石场开采利用。但在使用过程中必须注意几个问题:一是安全平台不宜设计过大,不然爆破难以把所有的矿岩都抛掷到采场底部,增加安全平台的清扫工作量;二是后排药量一定要比前排药量增大一定的比例,不然抛掷效果也很差,增大的比例按具体地质条件而定,最好是在生产过程中不断调整其参数,使爆破效果及抛掷效果都达到最佳状态。

参考文献

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中图分类号：C35文献标识码： A

一、露天采矿的技术方法

1陡帮开采

我国大部分大型露天矿已进入深凹开采，采场作业条件逐年劣化，采运设备陈旧老化，效率降低。而陡帮开采的方式具有初期剥离量小，基建工程量少，建设周期短和最终边坡暴露时间短等优点，因此要想从根本上改变矿业面貌，提升整体生产能力，必须依靠科学技术，提高科技贡献率，增强工企业活力，以求得可持续性发展。

2高台阶采矿

随着露天开采设备大型化的发展，国外一些矿山研究并采用高台阶开采工艺。我国对高台阶开采技术的研究起步较晚采用高台阶开采的露天矿不多，台阶高度最大也只有14m～15m。近几年来，我国大型露天矿装备水平有了很大提高，采10m3 以上的大型挖掘设备逐渐增多，为高台阶开采新工艺的实施提供了有利的技术保证。

3露天采矿的爆破技术

爆破作业是矿山生产的重要工序。控制爆破技术广泛应用挤压、微差爆破、孔内微差爆破大爆区微差爆破等技术能够有效的解决难爆矿岩的破碎块度问题和爆破减振问题。此外，随着新型炸药以及爆破器材不断问世，比如铵油炸药及各种衍生含水炸药、防水浆状炸药、爆药雷管、电子雷管、塑料导爆系统、气爆系统等新型爆破器材的使用，有效地提高了爆破精度、改善了爆破质量、加强了爆破安全。

微差爆破

露天矿目前采用塑料导爆管非电起爆系统大区微差爆破技术。大区微差爆破一般1星期只需爆破1次，可满足采矿和剥离的需要，但受作业条件的限制，平时只搞小规模爆破，满足1 台电铲2～3 天的采剥量即可。爆破所用炸药为水胶炸药和2#岩石炸药。水胶炸药防水性能好，安全稳定、敏感性比2#岩石药差，孔内积水装水胶炸药，无水时装岩石炸药。装药方式为连续装药。由于水胶炸药价格大幅度上涨，袋装乳化炸药，在一定程度上降低了因炸药价格上涨造成的成本提高的幅度。引爆器材为非电系统塑料导爆管，具有传爆稳定，抗杂散电流、静电、射频电，抗水性能好的优点。导爆管与雷管、联接传爆元件、引爆元件组成导爆管非电起爆系统。起爆形式采用大孔距小抵抗线起爆形式，孔内微差，孔外分区（规模较大时采用），排间微差时间控制在45ms左右，这样可以较好地破碎岩石，降低爆破震动效应。炮孔充填用牙轮钻屑，充填深度6m 左右。

预裂爆破

为了减轻爆破震动对边坡的影响，并保证每个台阶坡面平整，临近边坡采用预裂爆破。用现有的牙轮钻机在每个平盘的境界线的坡底线打垂直孔孔深为台阶高度，孔距2.5m～3.5m，空气间隔不偶合袋装乳化炸药，导爆索捆扎药卷同段微差导爆管起爆。

4排土技术

排土技术是露天采矿过程中必不可少的生产工序，它不仅关系生产规模的扩大，而且体现着运输和排土的技术经济效果。排土方式取决于开拓运输方式，而排土场的稳定性及病害治理则是排土场能否长久使用的关键。矿采用汽车推土机排土方式，该方式具有机动灵活、爬坡能力大等优点，适用于任何地形条件，可堆置山坡形和平原形排土场，即高台阶和多台阶排土场且排土线路建设快、投资少、容易维护，其排土工艺和土场技术管理也比较简单。在排土过程中，该矿采用灵活机动的排土方法，有单台阶排土，高差达80m 以上的，也有多台阶分层排土，每层20m～30m 不等。按每个土场布置一台堆土机配合汽车排土作业。排土运距最长的3.6km，最短的也有2.4km，排土量近几年在7Mt～8Mt 以上，最大高差达130m 以上线路坡度达8%。露天矿排土技术与排土场治理发展趋势有3 个方面，一是采用高效率的排土工艺，提高排土强度；二是增加单位面积的排土容量，提高堆置高度，减少排土场占地；三是排土场复垦，减少环境污染。

二、露天采矿技术发展与趋势分析

目前，随着矿业资源本身的需求增多，以及工装设备的不断发展，国内外对于露天矿的开采技术发展也进行了一场深化的改革。从技术上来讲，开采规模不断扩大、生产连续化程度提高，装备更加现代化。采用的几种主要的开矿技术都有了明显的改革提升。随着我国对资源与环境的保护政策不断加强，在未来的露天开矿中，开始走向绿色环保的道路，建立了低能耗高效率的先进工艺流程，做到少排放，多生产，既不对环境产生较大的破坏，同时满足市场的需求

开采顺序由单一的纵向布置向横向布置方式发展，施行强化开采，提高工作线推进速度，为资源均化搭配创造条件。采用组合台阶、分期开采、陡帮开采，以便均衡生产剥采比。除了技术的发展外，还有设备多样化发展趋势。另外国外在露天采矿时特别注意对自然环境的保护，我国在未来的露天采矿中，也需要坚持低能耗、高效率技术理念，保持周围的景观不受严重影响。

三、露天采矿设备的发展趋势：

1.近年来，采矿设备一直朝向大型化方向发展。

1.1露天装载设备的斗容不断增大。大型露天矿山装载设备主要包括：电铲、液压挖掘机和轮式装载机。电铲一直是大型和特大型露天矿山的主导装载设备，哈尼希费格公司生产的P＆H5700型电铲的斗容量为53.5m3，我国太原重机生产的具有自主知识产权的电铲WK-55的斗容量达到55m3。液压挖掘机和轮式装载机具有很多优点，如投资少、设备更新快、易于实现无级调速和控制等。随着科技的进步，液压挖掘机和轮式装载机也在不断推出大斗容的产品，进入大型露天矿山的施工现场。小松公司生产的PC8000挖掘机斗容量达到48m3，卡特彼勒公司生产的Cat994轮式装载机斗容量最大达到31m3。

1.2.露天运输设备的吨位不断增大。汽车具有爬坡能力大、转弯半径小的优点。汽车运输机动灵活，特别适合需要均衡配矿和多点作业的矿山，成为现代露天矿山的主要运输方式。为适应露天矿山大型化发展的需要，矿用汽车的有效载重也在不断提高，卡特彼勒公司生产的Cat797矿用汽车有效载重达到326t，利渤海尔公司生产的T282电动轮矿用汽车有效载重达到327t。

2.露天采矿设备向智能化发展

随着现代技术的发展，车载视频系统已经开始应用于露天采矿业，为安全生产提供了强力的保障。GPS系统的应用，大大提高了露天矿山测量的效率，同时也提高了准确度；现代汽车安全技术极大地提高了采矿设备的安全生产系数。除此之外，露天采矿设备也开始向着人性化发展方向迈进。随着电子技术的发展，更多的自动控制技术、电子信息技术与网络技术开始应用于设备性能提升上，对自动化水平的提升、安全防护以及智能化发展提供了更加全面的思路。通过计算机与网络技术，对矿山三维空间进行描述，建立生产管理系统，指导设备进行精确开采。在露天采矿的设备与生产管理中，增强智能化系统研究，促进了生产力的提升。

随着矿区地形的复杂多变，存在当前设备不能满足生产需求的问题，这就需要采用特定化的设备与工装。设备生产企业面对市场需求，也在不断开发个性设备，在较短的制造周期内设计生产完成需要定制的设备，满足多种情况的露天采矿。露天采矿设备的个性化发展已经不再只是单纯的开采设备，而针对主要设备、辅助设备以及其他工装等进行的全面生产方案制定。设备服务商不但需要保证设备的性能与使用需求，同时对与设备相关的配套均需要进行进一步研究，协助采矿单位完成整体开采流程最优化，达到共同双赢的目的。个性化、全面化设备是未来生产力提升的关键，单一的产品不再满足社会经济发展的需求

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1 露天采矿技术概述

1.1 露天开采技术、工艺更加成熟

目前，我国有大约80%的大型露天矿已经进入到深凹开采的阶段，这就造成了作业环境的日益恶化，而且受到开采技术条件以及设备生产能力的影响，开采效率低，成本高。因此，为使这一现状得到有效的改善，必须要从提升露天开采整体生产能力的角度出发，充分运用科学技术，促进开采效率的提升。分期开采陡帮扩帮技术具有初期剥离量小、基建工程量小、建设周期短等特点，在露天开采工程中获得广泛的应用。

1.2 爆破技术

爆破作业是露天开采中一道重要的工序，逐孔起爆技术、大区间微差爆破、孔内微差爆破、控制减震爆破技术等都得到广泛的应用，并且使难爆矿岩的破碎块度问题和爆破减震问题得到了有效的解决。随着各种新型的炸药以及爆破器材的产生，如：铵油炸药及各种衍生含水炸药、防水浆状炸药、非电导爆管、数码雷管等，新型爆破材料和器材的运用使得爆破精度不断提高，爆破质量也不断提升，在爆破安全方面也获得了更为有效的保障，大型露天矿山穿孔爆破工艺数字化系统研究和应用，实现了传统穿孔爆破工艺技术的变革。

2 露天采矿技术及设备发展历程

当今，露天开采技术又上了一个新的里程碑，以下就对相关的一些技术介绍给大家，希望对大家有所帮助。

2.1 穿孔爆破技术

以往传统的穿孔爆破工艺技术，被使用在上个世纪美国等发达国家的采矿作业中，这种技术运用的设备较简单，且价格便宜，因此被广泛应用在中小型的露天矿山。随着爆破技术和相邻学科的发展，特别是岩体结构力学、岩石动力学、断裂损伤力学和计算机模拟爆破技术的发展，使爆破理论的研究更实用化、系统化了，穿孔技术的核心部分已经逐渐向自动化功能不断延伸和发展。

2.2 采装运输工艺技术

装运工程技术的发展是在设备连续化发展的基础之上进行的，在电铲和液压铲的共同施工的条件下，对露天矿山进行开采作业，这种设备的性能特点使其具有很大的产能和可靠性。运用在矿山地质软、硬两种土岩中，同时这种设备的灵活性比较好，且价格低廉，受到广大矿山开采商的青睐。

3 露天分期开采陡帮扩帮技术，开采工艺已基本成熟，运输方式走多样化、高效化的特色

3.1分期开采陡帮扩帮是相对于全境界而言，其特点是临时工作帮坡角一般在20?～35?之间，有时也可以达到40?以上。而传统的水平分层采剥法的工作帮坡角缓，当采用汽车运输时Φ=12?～18?。缓帮开采的主要特点是：基建剥离工程量大，投产时间、新水平准备时间长，生产剥采比大，初期投资高，经济效果不佳，边坡暴露时间早，维护工程量大。而分期开采陡帮扩帮法是把采场分成采矿区段和扩帮剥岩区段，采矿工作面和扩帮工作面分别在不同标高各自进行独立作业，其间留有较陡的工作帮，并同时保证采矿和扩帮相适应。分期陡帮扩帮法的最大优点是可降低露天矿的初期生产剥采比，减少基建剥离量，早见矿、早投产，推迟剥离洪峰，有利于矿山的发展。

3.2 高台阶开采

露天矿高台阶开采理论，是将露天矿的台阶高度从现在的10m～15m提高到30m～80m，中心目的是为了提高露天矿的开采强度，减少采准工程，提高效率，减少同时工作台阶数，提升集中化开采程度。而建立新的露天开采模型和工艺技术，如何在高台阶的条件下研发出全新的穿孔爆破设备和工艺技术，制造出高效，挖掘高度高的采装设备，国内外的经验证明，露天矿实行高台阶开采，可以增加分层矿量，加快下降速度，相应提高露天矿的生产能力，减少剥岩工作水平数，有利于集中作业，减少采场内运输线路修筑和维修工作量。本人认为，根据我国露天矿大型化改造的客观条件，台阶高度要逐步过渡到15m，并进行18m段高试验是可行的。

4 露天采矿设备的未来发展方向

4.1 设备逐渐大型化

就矿业本身而言，一座大型矿山开采时要动用大量的人力物力，管理不好会造成很大的浪费，正是考虑到这一点，我们对于矿业的开发开采要不断推广机械化、自动化、大型化和智能化。这样做即有效地提升了工作效率，也是矿业发展的必然趋势。在采用先进的大型设备的同时我们不能满足于现状，要大力的推动改革创新，真正做到改革完善发生在我们身边时时刻刻，只有这样才能不断的推动技术的不断地发展，才会有更先进的设备产生，更先进的技术来替代传统的技术。

4.2 设备应用智能化

实现矿山的基础信息采集、传输、存储和表述的数字化，矿山地质测量过程的可视化、数字化，开采设计、生产计划编制的数字化和生产经营参数的最优化，生产调度指挥的数字化是矿山信息化的发展方向。通过将采矿设备的智能化与目前的电子信息化相连接，促进采矿系统的功能更加完善、健全。

4.3 露天采矿设备的不断发展促进了采矿工艺技术的革命

随着露天采矿设备向着大型化和智能化的方向不断发展，要求新的采矿工艺技术要适应大型化、集中化、智能化的作业条件，矿山的运输系统要向连续化和半连续的发展方向进行研发。

4.3.1 穿孔设备的大型化和智能化升级为在露天矿推广应用大区间微差挤压爆破技术提供了前置条件

随着大型智能化钻机不断投入使用，使钻孔效率、精度不断提高，大区间微差爆破技术和压碴逐孔起爆技术得到广泛应用，改善爆破质量，减少了爆破频率，提高了爆破效率和生产效率。

4.3.2 应用深凹露天矿新的高效工艺技术改造老矿山

提高露天矿的最终边坡角，采用并段或多级并段的靠帮工艺，采用高台阶或分条开采（多分期开采）技术以提高工作帮的帮坡角，降低生产剥采比，节约建设成本和生产成本，是露天矿建设和发展的方向。我国露天采场最终边坡角一般均小于45?，比国外同类矿山小5 ?左右。

4.3.3 积极改造现有凹下露天矿山的运输系统，积极发展联合运输

首先是在深凹采场，采用间断―连续生产工艺，使用胶带运输机运输矿岩，在采场内设半固定破碎站，如大孤山铁矿，石人沟铁矿已建成，并发挥重要作用。其次，对现在使用铁路运输的采场，增设转载站，采用铁路―汽车联合运输；对于采用单一运输的采场，当延深高差大时，可考虑汽车―胶带联合运输系统。

4.3.4 增加露天矿山开采的安全性

大量的大型露天采矿设备的投入和使用，大大减少了设备的投入总量，降低采场内

的设备密度，减少操作人员，一般可使人工费降低 20%以上。 同时，随着设备的安全功能和相应安全功能的可靠性的不断改善，使露天开采的本质安全不断提高。

5 结语

随着科学技术的不断进步，露天采矿工艺技术也在不断的变革，采矿设备也逐渐向着大型化和智能化方向的发展，设备的不断进步同时又促进了采矿工艺技术的不断变革。采用高效率大型采、装、运矿山设备，逐步实现矿山辅助作业机械化，逐步缩小和发达国家的差距，通过对老矿挖潜和技术改造，保持和扩大现有矿山的生产规模十分重要。

参考文献：